AT394641B - Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

AT 394 641 B

Diese Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre mit einem Kolben, einer Elektronenstrahlquelle, die an einem Ende des Kolbens angeoidnet ist, einer Auffangelektrode, die am anderen Ende des Kolbens gegenüber der Elektronenstrahlquelle angeordnet ist, einer Maschenelektrode, die an der entgegengesetzten Seite wie die Auffangelektrode angeordnet ist und einer elektrostatischen Linseneinrichtung, die zwischen der Elektronenstrahlquelle und der Maschenelektrode angeordnet ist, wobei die Linseneinrichtung eine Hochspannungselektrode und eine Niederspannungselektrode besitzt, die längs des Elektronenstrahlweges angeoidnet sind, um den Elektronenstrahl zu fokussieren und wobei die Niederspannungselektrode in vier pfeil- oder zickzackförmige Muster geteilt ist, um den Elektronenstrahl abzulenken.

Der Anmelder dieser Erfindung hat eine Bildaufnahmeröhre mit elektrostatischer Fokussierung/elektrosta-tischer Ablenkung (S.S.-Typ) vorgeschlagen, wie sie Fig. 1 zeigt (JP-OS 60-47351, Sony).

Fig. 1 zeigt einen Glaskolben (1), einen Schirmträger (2), eine Auffangelektrode (3) (fotoelektrische Umsetzschicht), Indium für die Kaltverschweißung (4), einen Metallring (5) sowie eine Signalabgreifelektrode (6), die den Schirmträger (2) durchdringt und die Fangfläche (3) berührt. Eine Maschenelektrode (G^) ist an einer Maschenhalterung (7) befestigt. An die Maschenelektrode (G^) wird eine vorgegebene Spannung über den

Metallring (5), das Indium (4) und die Maschenhalterung (7) angelegt

Weiters zeigt Fig. 1 eine Kathode (K), die eine Elektronenkanone bildet, eine erste Gitterelektrode (Gj) und eine zweite Gitterelektiode (G2). Mit der Bezugsziffer (8) ist ein Glaswulst bezeichnet, um diese Elektroden zu befestigen. Das Symbol (LA) kennzeichnet eine Strahlbegrenzerblende.

Mit den Symbolen (G3, G4) und (Gg) sind die dritte, vierte bzw. fünfte Gitterelektrode bezeichnet. Diese Elektroden (G3, G4) und (Gg) werden daher hergestellt, daß Metall, beispielweise Chrom oder Aluminium, auf die Innenfläche des Glaskolbens (1) aufgedampft oder plattiert wird, wobei dann die vorgegebenen Muster mit einem Laser-, einem Fotoätzverfahren oder ähnlichem ausgebildet werden. Diese Elektroden (G3, G4) und (Gg) bilden das Fokussierelektrodensystem, wobei die Elektrode (G4) auch zur Ablenkung dient.

Die Elektrode (Gg) ist mit einer Fritte (9) an einem Ende des Glaskolbens (1) abgedichtet und mit einem

Keramikring (11) verbunden, auf dessen Fläche ein leitender Teil (10) ausgebildet ist. Der leitende Teil (10) wird beispielsweise mit einer sinternden Silbeipaste ausgebildet. An die Elektrode (G^) wird über den Keramikring (11) eine vorgegebene Spannung angelegt.

Die Elektroden (G3) und (G4) werden so ausgebildet, wie dies die Abwicklung in Fig. 2 zeigt Um die Darstellung zu vereinfachen, ist ein Teil, der nicht mit Metall überzogen ist, in Fig. 2 durch eine schwarze Linie dargestellt. Das bedeutet, daß die Elektrode (G4) aus einem pfeilförmig gemusterten Bereich ausgebildet ist, wobei vier Elektrodenbereiche (H+), (V+), (H_) und (V.) abwechselnd angeordnet sind, von denen jeder isoliert und zickzackförmig ausgebildet ist. ln diesem Fall wird jeder Elektrodenbereich so ausgebildet, daß er sich über einem Winkelbereich von beispielsweise 270° erstreckt. Von den Elektrodenbereichen (H+), (HJ, (V+) und (V.) werden Leitungen (12H+), (12HJ, (12V+) und (12V.) auf der Innenfläche des Glaskolbens (1) gleichzeitig mit den Elektroden auf ähnliche Weise ausgebildet Die Leitungen (12H+) bis (12V.) sind von der Elektrode (G3) isoliert und über diese parallel zur Kolbenachse ausgebildet Auf den oberen Endenbereichen der Leitungen (12H+) bis (12V.) sind breite Kontaktteile (CT) ausgebildet In Fig. 2 ist mit dem Symbol (SL) ein Schlitz bezeichnet, der so vorgesehen ist, daß die Elektrode (G3) nicht geheizt wird, wenn die Elektrode (G j) und (G2) von außerhalb des Kolbens für eine Evakuierung erhitzt werden. Das Symbol (MA) kennzeichnet eine Markie-rung für die Ausrichtung mit dem Schirmträger.

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer (13) eine Kontaktfeder bezeichnet. Ein Ende der Kontaktfeder (13) ist mit einem Stegzapfen (14) verbunden, das andere Ende berührt den Kontaktteil (CT) der oben erwähnten Leitungen (12H+) bis (12V.). Die Feder (13) und der Stegzapfen (14) sind für jede Leitung (12H+) bis (12V.) vorgesehen. Die Elektrodenbereiche (H+), und (HJ, die die Elektrode (G4) über die Stegzapfen, die Federn und die Leitungen (12H+), (12HJ, (12V+) und (12V.) bilden, werden mit der Zeilenablenkspannung angesteuert, die sich symmetrisch zur vorgegebenen Spannung ändert. Gleichfalls werden die Elektrodenbereiche (V+) und (V.) mit der Bildablenkspannung angesteuert, die sich symmetrisch zur vorgegebenen Spannung ändert.

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer (15) eine weitere Kontaktfeder bezeichnet. Das eine Ende der Kontaktfeder (15) ist mit einem Stegzapfen (16) verbunden, das andere Ende berührt die oben erwähnte Elektrode (G3). An der Elektrode (G3) liegt über den Stegzapfen (16) und die Feder (15) eine vorgegebene Spannung.

In Fig. 3 wird strichliert die Äquipotentialfläche der elektrostatischen Linsen dargestellt, die von den Elektroden (G3, G^J und (Gg) gebildet werden, wobei von den auf diese Weise gebildeten elektrostatischen Linsen ein

Elektronenstrahl (Bm) fokussiert wird. Der Auftreffehler wird durch die elektrostatische Linse korrigiert, die zwischen den Elektroden (Gg) und (G5) gebildet wird. In Fig. 3 ist das strichliert gezeichnete Potential jenes Po- -2-

AT 394 641 B tential, das ohne das elektrische Ablenkfeld (E) gebildet wird.

Die Ablenkung des Elektronenstrahls (Bm) erfolgt durch das elektrische Ablenkfeld (IT) gemäß der Elektrode (G4).

In Fig. 1 wird der Keramikring (11) mit dem auf seiner Oberfläche ausgebildeten leitenden Teil (10) mit der Fritte (9) an einem Ende des Glaskolbens (1) abgedichtet, um die vorgeschriebene Spannung an die Elektrode (Gg) zu legen. Da der Arbeitsvorgang für die Frittenabdichtung des Keramikrings (11) erforderlich ist, wird die

Herstellung schwierig.

Weiters muß in Fig. 1 das Potential der Elektrode (Gg) hoch sein, wobei die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden (G4) und (Gg) groß sein muß, um die Fokussiereigenschaften des Elektronenstrahls auf der Auffangelektrode (3) zu verbessern. Da die Kollimationslinse zwischen der Elektrode (Gg) und der Maschenelektrode (G^) gebildet wird und der Auftreffehler des Elektronenstrahls korrigiert wird, ist eine gewisse Potentialdifferenz zwischen den Elektroden (Gg) und (Gg) erforderlich. Wenn man die oben erwähnten Gesichtspunkte betrachtet, wird eine Kathodenstrahlröhre gemäß dem Stand der Technik so betrieben, daß die Spannung (E^g) der Elektrode (Gg) = 500 V, die Mittenspannung (Eq4) der Elektrode (G4) = 0 V, die Spannung (Egg) der Elektrode (Gg) = 500 V, die Spannung (Egg) der Elektrode (Gg) = 1160 V und die Spannung (EjA) der Auffangelektrode (3) * 50 V sind. Da die Spannung (Egg) der Maschenelektrode (Gg) bei diesem Aufbau beträchtlich hoch wird, kann es zwischen der Elektrode (Gg) und der Auffangelektrode (3) zu einer Entladung kommen, so daß die Auffangelektrode (3) einen Riß bekommt.

Im Hinblick auf diese Nachteile des Stands der Technik ist es Aufgabe dieser Erfindung, eine Kathodenstrahlröhre zu schaffen, bei der die Herstellung vereinfacht wird und die Spannung an der Maschenelektrode niedrig sein kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Kathodenstrahlröhre der eingangs angeführten Art erfindungsgemäß dadurch gelüst, daß das Verhältnis der Länge (/) zwischen der Elektronenstrahlquelle (K, Gj, G2) und der Maschenelektrode (Gg) zur Länge (x) der Hochspannungselektrode (G3) auf den Bereich von 1/12 /< x < 3/4 /und 0 </£ 7 0 eingeschränkt ist, wobei (0) der Röhrendurchmesser ist, und daß die Vergrößerung der elektrostatischen Linseneinrichtung kleiner oder gleich 2, die Aberration kleiner oder gleich 20 μτη und der Auftreffehler kleiner oder gleich 2/100 rad sind.

Da keine Elektrode (Gg) wie in Fig. 1 vorhanden ist, wird die Herstellung erleichtert, wobei die Spannung der Maschenelektrode niedrig gemacht werden kann, wodurch das Problem einer Entladung beseitigt wird.

Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:

Fig. 1 den Schnitt durch ein Beispiel einer Bildaufnahmeröhre gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 Abwicklung eines wesentlichen Teils von Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm, in dem die Potentialverteilung von Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 4 den Schnitt durch eine Bildaufnahmeröhre gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 die Abwicklung eines wesentlichen Teils von Fig. 4;

Fig. 6 ein Diagramm in dem die Potentialverteilung von Fig. 4 dargestellt ist; und

Fig. 7 ein Diagramm, in dem Simulationsergebnisse bei der Ausführungsform dargestellt sind.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben. In Fig. 4 sind Teile, die Teilen von Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffem versehen, so daß auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet werden kann.

In Fig. 4 wird Indium (4), das in einem Metallring (5) befestigt ist, zwischen einem Schirmträger (2) und einem Glaskolben (1) gehalten, wobei der Schirmträger (2) und der Glaskolben mit dem Indium luftdicht verschlossen sind. Eine Maschenelektrode (Gg) ist auf einer Maschenhalterung (7) befestigt. An die Elektrode (Gg) wird über den Metallring (5), das Indium (4) und die Maschenhalterung (7) eine vorgegebene Spannung angelegt.

Mit den Symbolen (Gg) und (G4) sind die dritte bzw. vierte Gitterelektrode bezeichnet. Diese Elektroden (Gg) und (G4) bilden das Fokussierelektrodensystem, wobei die Elektrode (G4) auch zur Ablenkung dient. Eine Elektrode (Gg') ist elektrisch mit der Maschenelektrode (Gg) verbunden. Diese Elektroden (Gg, G4) und (Gg') werden so hergestellt, daß Metall, beispielsweise Chrom oder Aluminium, auf die Innenfläche des Glaskolbens (1) aufgedampft wird, wobei die vorgegebenen Muster dann beispielsweise in einem Laser-, oder einem Fotoätzverfahren ausgeschnitten werden.

Diese Elektroden (Gg, G4) und (Gg') sind so ausgebildet, wie dies die Abwicklung von Fig. 5 deutlich zeigt. In Fig. 5 sind Teile, die Teilen von Fig. 2 entsprechen, mit den gleichen Symbolen bezeichnet. In Fig. 5 -3-

AT 394 641 B ist die Elektrode (G4) gleichfalls mit einem pfeilförmigen Muster ausgebildet, wobei vier Elektrodenbereiche (H+,H,V+) und (V_) abwechselnd angeordnet sind, von denen jeder isoliert und zickzackförmig ausgebildet ist. Leitungen (12H+), (12HJ, (12V+) und (12V.) von den Elektrodenbereichen (H+, H_, V+) und (V.) sind von der Elektrode (G3) isoliert und über diese ausgebildet, wobei sie parallel zur Kolbenachse verlaufen. Breite Kontaktteile (CT) sind auf den oberen Endbereichen der Leitungen (12H+) bis (12V.) ausgebildet.

An die Elektroden (G3) und (G4) wird ähnlich wie bei Fig. 1 eine Spannung angelegt.

In Fig. 6 ist strichliert die Äquipotentialfläche der elektrostatischen Linsen dargestellt, die von den Elektroden (G3, G4, Gs) und (Gg') gebildet werden. Der Elektronenstrahl (Bm) wird von der elektrostatischen Linse fokussiert, die zwischen den Elektroden (G3) und (G4) gebildet wird, wobei der Auftreffehler von der elektrostatischen Linse korrigiert wird, die zwischen den Elektroden (G4) und (G3) gebildet wird. In Fig. 6 ist das strichliert gezeichnete Potential das Potential ohne das elektrische Ablenkfeld (1).

Bei der Ausführungsform, bei der das Fokussierelektrodensystem von den Elektroden (G3) und (G4) gebildet wird, verursacht eine Veränderung des Abstands (x) der Elektrode (G3) (der Abstand von der Strahlbegrenzerblende (LA) zur Elektrode (G^) und der Röhrenlänge (1) (dem Abstand von der Strahlbegrenzerblende (LA) zur Fangfläche (3)), wie dies Fig. 6 zeigt, eine Veränderung der Projektionsvergrößerung, der Aberration und des Auftreffehlers. In Fig. 6 ist mit dem Symbol (0) der Röhrendurchmesser bezeichnet.

Fig. 7 zeigt die Simulationsergebnisse der Projektionsvergrößerung, der Aberration (pm) und des Auftrefffehlers (rad) im Hinblick auf den vorgegebenen Wert von (x) und (/) in einem l/2"-Kolben ((0) = 12mm). Dabei ist: die Spannung (Eq3) der Elektrode (G3) gleich 500 V, die Mittenspannung (Eq4) der Elektrode (G4) eine Spannung, um die Fokussierung bei Eq4 < Eq3 zu optimieren, die Spannung (Eq3) der Maschenelektrode (Gg) eine Spannung, um die besten Kennlinien zu realisieren, und der Streuungswinkel 1/50 (klein bei großem (Eq3)), wobei (x) und (/) im Bereich von 1/12 / < x £ 3/4 /, 0 < / < 7 0 liegen. Die Aberration und der Auf-treffehler werden bei einem Ablenkstand von der Mitte gleich 3,3 mm genommen. Für die gute Verwendung als Bildaufnahmeröhre wird vorgezogen, daß die Projektionsvergrößerung kleiner oder gleich 2, die Aberration kleiner oder gleich 20 pm und der Auftreffehler kleiner oder gleich 2/100 rad sind. Dementsprechend wird in Fig. 7 die Gerade (a) von der Einschränkung der Projektionsvergrößerung bestimmt, die Gerade (b) von der Einschränkung der Aberration und die Gerade (c) von der Einschränkung des Auftrefffehlers. Es ist daher vorzuziehen, daß (x) und (/) im schraffierten Bereich liegen, der von den Geraden (a, b) und (c) von Fig. 7 eingeschlossen isL Obwohl Fig. 7 Simualtionsergebnisse in einem 1/2"-Kolben zeigt, kann der oben erwähnte Bereich von (x) und (/) auch auf andere Größen angewandt werden.

Bei der Ausführungsform von Fig. 4 liegen unter Berücksichtigung der oben erwähnten Gesichtspunkte die Länge (x) der Elektrode (G3) und die Kolbenlänge (/) im schraffierten Teil von Fig. 7, wobei man gute Kennlinien erhalten kann.

Da die wie oben beschriebene Ausführungsform einen sogenannten bipotentialen Typ darstellt, bei dem der Elektronenstrahl (Bm) von den Elektroden (G3) und (G^ fokussiert wird, gibt es keine Elektrode (Gg) wie in

Fig. 1. Damit wird eine Fertigung, beispielsweise der Einbau einer Keramik (11) für das Anlegen der vorgegebenen Spannung an die Elektrode (5) von Fig. 1, nicht notwendig und die Herstellung einfach.

In Fig. 1 ist die Spannung (Eq5) der Elektrode (Gs) relativ hoch und die Spannung (EG^) der Maschenelektrode (Gg) wird beträchtlich hoch gemacht, um die Kollimationslinse auszubilden. Da bei der Ausführungsform keine Elektrode (G$) von Fig. 1 besteht und die Spannung (Eq^ der Elektrode (G4) beträchtlich niedrig wird, kann die Spannung (Eq3) der Maschenelektrode (Gg) niedrig gemacht werden. Da bei der Ausführungsform die Spannung (Eq3) der Maschenelektrode (Gj) niedrig gemacht werden kann, wird das Problem einer Entladung zwischen der Maschenelektrode (Gg) und der Fangfläche (3) beseitigt

Da weiters der Bereich der Elektrode (G4) bei dieser Ausführungsform verlängert werden kann, kann die

Ablenkempfindlichkeit im Vergleich zum Stand der Technik erhöht werden.

Obwohl bei dieser Ausführungsform die Erfindung auf eine Bildaufnahmeröhre mit elektrostatischer Fokussie-rung/elektrostatischer Ablenkung angewandt wird, kann die Erfindung nicht nur auf diesen Typ, sondern auch auf Kathodenstrahlröhren, beispielsweise Speichenöhren oder Strahlumsetzer, angewandt werden.

Wie man aus der obigen Ausführungsform erkennt, wird die Anzahl der Fertigungsschritte klein und die Herstellung im Vergleich zum Stand der Technik erleichtert, wobei die Spannung der Maschenelektrode niedrig gemacht werden kann und das Problem einer Entladung beseitigt wird. Weiters kann der Ablenkbereich verlängert und die Ablenkempfindlichkeit im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden. -4-

Claims (1)

1. AT 394 641B PATENTANSPRUCH Kathodenstrahlröhre mit einem Kolbe», einer Elektronenstrahlquelle, die an einem Ende des Kolbens angeordnet ist, einer Auffangelektrode, die am anderen Ende des Kolbens gegenüber der Elektronenstrahlquelle angeordnet ist, einer Maschenelektrode, die an der entgegengesetzten Seite wie die Auffangelektrode angeordnet ist und einer elektrostatischen Linseneinrichtung, die zwischen der Elektronenstrahlquelle und der Maschenelektrode angeordnet ist, wobei die Linseneinrichtung eine Hochspannungselektrode und eine Niederspannungselektrode besitzt, die längs des Elektronenstrahlweges angeordnet sind, um den Elektronenstrahl zu fokussieren und wobei die Niederspannungselektrode in vier pfeil- oder zickzackförmige Must»1 geteilt ist, um den Elektronenstrahl abzulenken, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge (/) zwischen der Elektronenstrahlquelle (K, Gj, G2) und der Maschenelektrode (G^) zur Länge (x) der Hochspannungselektrode (G3) auf den Bereich von 1/12/Sx < 3/4/ und 0</<7 0 eingeschränkt ist, wobei (0) der Röhrendurchmesser ist, und daß die Vergrößerung der elektrostatischen Linseneinrichtung kleiner oder gleich 2, die Aberration kleiner oder gleich 20 μτη und der Auftreffehler kleiner oder gleich 2/100 rad sind. Hiezu 7 Blatt Zeichnungen ft -5-